(57)【要約】【課題】フォトマスク上に生じるスジムラを精度良く定量的に検出することができるマスク検査装置を提供する。【解決手段】複数のパターンが規則的に配列された被検査マスク１を支持する検査ステージ２と、被検査マスク１のパターン画像を複数のセンサ画素でＹ方向に読み取るラインセンサ４と、検査ステージ２をＸ方向に移動させるステージ駆動部３と、ステージ移動中にラインセンサ４でパターン画像を読み取るときに、複数のセンサ画素によって得られるセンサ出力信号を、Ｘ方向に並ぶパターンごとにセンサ画素の読取位置に応じて増幅率を切り換えて増幅する増幅手段（１１，１２）と、この増幅させたセンサ出力信号をＸ方向でパターンごとに複数回のサンプリングによって取り込む手段(131.132)と、取り込んだセンサ出力信号をＹ方向に沿うパターン列ごとに積算し、この積算値に基づいてスジ状のムラを検出する手段(135,136)とを備える。【選択図】図３
2005300581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパターンが二次元方向に規則的に配列された被検査マスクを支持する検査ステージと、
前記検査ステージに支持された前記被検査マスクのパターン画像を複数のセンサ画素で主走査方向に読み取る読取センサと、
前記検査ステージと前記読取センサとを副走査方向に相対的に移動させる移動手段と、
前記移動手段による移動中に前記読取センサで前記パターン画像を読み取るときに、前記複数のセンサ画素によって得られるセンサ出力信号を、前記副走査方向に並ぶパターンごとに前記センサ画素の読取位置に応じて増幅率を切り換えて増幅する増幅手段と、
前記増幅手段で増幅させた前記センサ出力信号を前記副走査方向で前記パターンごとに複数回のサンプリングによって取り込むサンプリング手段と、
前記サンプリング手段で取り込んだ前記センサ出力信号を前記主走査方向に沿うパターン列ごとに積算し、この積算値に基づいてスジ状のムラを検出する検出手段と
を備えることを特徴とするマスク検査装置。
【請求項２】
前記検出手段は、前記副走査方向で隣り合うパターン列同士で前記積算値の差分を求め、この差分を予め設定された所定値と比較することにより、前記スジ状のムラを検出する
ことを特徴とする請求項１記載のマスク検査装置。
【請求項３】
前記増幅手段は、前記検査ステージ及び前記読取センサのいずれか一方を移動体として前記移動手段により前記検査ステージと前記読取センサとを副走査方向に相対的に移動させたときに前記移動体の位置を検出する位置検出手段と、前記移動手段による移動中に前記位置検出手段の検出結果に基づいて前記センサ出力信号を増幅するときの増幅率を切り換える増幅率制御手段とを有する
ことを特徴とする請求項１記載のマスク検査装置。
【請求項４】
前記読取センサの向きを可変する可変手段を備える
ことを特徴とする請求項１記載のマスク検査装置。
【請求項５】
前記読取センサを前記副走査方向に一定の間隔で複数配置してなる
ことを特徴とする請求項１記載のマスク検査装置。
【請求項６】
前記検出手段は、前記差分が所定値以上である場合にスジ状のムラが有りと判定する
ことを特徴とする請求項２記載のマスク検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトマスク等の欠陥を検査するマスク検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ(Charge Coupled Device)、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)等の映像系デバイスにおいて、デバイスの良品を判断する項目の１つに、それらの映像系デバイスを用いて撮像した撮像結果又は映像出力した画面におけるスジの有無がある。このスジは、デバイスの回路上の問題によって発生する場合もあるが、多くの場合はデバイス製造段階において、デバイス上にスジ状のムラが発生し、このムラが撮像結果又は映像出力結果にスジとなって現れるものである。
【０００３】
現在、ＣＣＤ、ＬＣＤ等の映像系デバイスは、露光用のフォトマスクを用いたリソグラフィ技術によってウエハやガラス基板上にマスクパターンを転写して製造されている。その際、デバイス上にスジ状のムラが発生する要因として、フォトマスク上に生じたスジ状のムラ（以下、「スジムラ」と記す）がそのままウエハやガラス基板に転写されることが挙げられる。本来であれば、スジムラが生じたマスクを不良品として排除すべきであるが、現状ではマスク上のスジムラを機械的に判断する装置がない。そのため、マスク検査を担当する検査員が投光器でマスクに光を当てながら目視でスジムラの有無を判断する官能検査に頼っている。
【０００４】
しかしながら、目視による官能検査では、検査員の体調やその他の要因、或いは複数の検査員の間でスジムラの検出感度にばらつき（個人差）が生じる。そのため、マスクの良否判定が検査員によって異なる場合がある。その結果、スジムラが生じたマスクを良品として出荷してしまい、これが原因でデバイス上にムラが発生するという問題がある。
【０００５】
これに対して、例えば下記特許文献１には、カラーテレビ用ブラウン管に用いられるシャドーマスクなどを被検査試料とし、この被検査試料の画像データを用いてスジを検出するスジ検査方法に関する発明が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特許第３２５４２８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術においては、被検査試料としたシャドウマスク全体の画像をＣＣＤカメラで取り込み、この取り込んだ画像データを画像処理装置で処理（２次微分処理等）することによりスジの検査を行うものであるため、フォトマスクに形成されるパターンのように非常に微細なパターンのスジムラを検出するには、検出感度（精度）が低すぎて適用できなかった。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、フォトマスク上に生じるスジムラを精度良く定量的に検出することができるマスク検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るマスク検査装置は、複数のパターンが二次元方向に規則的に配列された被検査マスクを支持する検査ステージと、この検査ステージに支持された被検査マスクのパターン画像を複数のセンサ画素で主走査方向に読み取る読取センサと、検査ステージと読取センサとを副走査方向に相対的に移動させる移動手段と、この移動手段による移動中に読取センサでパターン画像を読み取るときに、複数のセンサ画素によって得られるセンサ出力信号を、副走査方向に並ぶパターンごとにセンサ画素の読取位置に応じて増幅率を切り換えて増幅する増幅手段と、この増幅手段で増幅させたセンサ出力信号を副走査方向でパターンごとに複数回のサンプリングによって取り込むサンプリング手段と、サンプリング手段で取り込んだセンサ出力信号を主走査方向に沿うパターン列ごとに積算し、この積算値に基づいてスジ状のムラを検出する検出手段とを備えるものである。
【００１０】
本発明に係るマスク検査装置においては、増幅手段で増幅させたセンサ出力信号をサンプリング手段で取り込み、この取り込んだセンサ出力信号を主走査方向に沿うパターン列ごとに積算することにより、副走査方向で隣り合うパターン列同士で積算値の差分をとったときに、正常なパターンを含むパターン列同士が隣り合う部分と、正常なパターンを含むパターン列と異常なパターンを含むパターン列とが隣り合う部分で、積算値の差分に違いが生じるようになる。そのため、副走査方向で隣り合うパターン列同士で積算値の差分を求めることにより、スジムラの有無を的確に判定することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のマスク検査装置によれば、増幅手段で増幅させたセンサ出力信号をサンプリング手段で取り込むとともに、この取り込んだセンサ出力信号を主走査方向に沿うパターン列ごとに検出手段で積算し、この積算値に基づいてスジムラを検出することにより、被検査マスクに生じるスジムラを精度良く定量的に検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１３】
まず、本発明の実施の形態について説明する前に、フォトマスク（以下、単にマスクとも記す）にスジムラが発生する要因について説明する。一般に、マスク製造工程でマスク（マスクブランク）上にパターンを形成する場合は電子ビーム描画装置などの露光描画装置が用いられる。露光描画装置でパターンを描画するときの描画方式は、マスクを支持するステージの移動方法の違いにより、２つの方法に大別される。
【００１４】
第１の方法は、図１（Ａ）に示すように、ステージをＸ方向の始端から終端まで矢印方向に連続移動させ、ステージの移動位置がＸ方向の終端に到達したら、ステージをＹ方向に１ステップ移動させ、これをＹ方向の終端まで繰り返すものである。この方法では、パターンを描画するときの位置変動や寸法変動などにより、ステージをＹ方向にステップ移動させるときの境界部Ｐ１にスジムラが発生することがある。
【００１５】
第２の方法は、図１（Ｂ）に示すように、ステージをＸ方向の始端から終端まで１ステップずつ移動させ、ステージの移動位置がＸ方向の終端に到達したら、ステージをＹ方向に１ステップ移動させ、これをＹ方向の終端まで繰り返すものである。この方法では、パターンを描画するときの位置変動や寸法変動などにより、ステージをＸ方向にステップ移動させるときの境界部Ｐ２とＹ方向にステップ移動させるときの境界部Ｐ３にそれぞれスジムラが発生することがある。
【００１６】
図２（Ａ）〜（Ｃ）はマスク上でのスジムラの発生例を示すものである。まず、被検査マスクとなるフォトマスク上にスジムラが発生していないものと仮定すると、このマスク上にはパターンの寸法や位置、形状が等しい複数のパターンが二次元方向（直交２軸方向；ＸＹ方向）に規則的に繰り返し配列されるものとする。また、各々のパターンはエッチング等による開口パターン（抜きパターン）とし、そのパターン形状はコーナー部（四隅）を円弧状に丸めたほぼ四角形（矩形）とする。
【００１７】
そうした場合、図２（Ａ）のパターン配列では、矢印で示す列のパターンに段差が生じ、この段差を生じたパターンを境に図中左側のパターンの位置と右側のパターンの位置がＹ方向にずれている。また、図２（Ｂ）のパターン配列では、矢印で示す列のパターンの寸法（横幅）が他のパターンの寸法よりも小さいものとなっている。また、図２（Ｃ）のパターン配列では、矢印で示す列のパターンの位置が他のパターンに比べてＸ方向（図中右側）にずれている。このようなパターン段差、パターン寸法変動、パターン位置変動は、いずれもマスク上でＹ方向のスジムラとなって現れる。また、パターン段差、パターン寸法変動、パターン位置変動の方向性が９０°反転すると、マスク上でＸ方向にスジムラが発生することになる。
【００１８】
図３は本発明の実施形態に係るマスク検査装置の構成を示す概略図である。図において、被検査マスク１は、例えば、ＣＣＤ、ＬＣＤ等の光学系デバイスを製造する際のリソグラフィ工程で、フォトレジストの露光に用いられるフォトマスクである。被検査マスク１には、先にも述べたとおり複数のパターンが二次元方向に規則的（等間隔）に繰り返し配列されている。各々のパターンは、ＣＣＤデバイスでは撮像用の画素、ＬＣＤデバイスでは表示用の画素を形成するためのものとなる。
【００１９】
検査ステージ２は、被検査マスク１を載置状態に支持するものである。検査ステージ２のマスク載置面には、当該被検査マスク１を固定状態に支持するために例えば真空吸着用の穴（不図示）が設けられている。この検査ステージ２は、ステージ駆動部３によって直交２軸方向、すなわちＸ方向とＹ方向に移動可能に支持されている。ステージ駆動部３は、例えば、Ｘ方向に移動自在な第１の移動テーブルと、Ｙ方向に移動自在な第２の移動テーブルと、第１の移動テーブルをＸ方向に移動させる第１の駆動部と、第２の移動テーブルをＹ方向に移動させる第２の駆動部とを用いて構成されるものである。検査ステージ２とステージ駆動部３の移動テーブルは、ネジ等を用いて直接連結されてもよいし、両者の間に中間部材を介在させて連結されてもよい。
【００２０】
検査ステージ２の上方には一次元のラインセンサ（読取センサ）４が設けられている。このラインセンサ４は、例えばＣＣＤラインセンサを用いて構成されるものである。ラインセンサ４の長手方向には一定のピッチでライン状（直線状）に複数のセンサ画素が配列されている。各々のセンサ画素は、当該センサ画素に入射した光を光電変換し、これによって画素部に蓄積した信号電荷をライン方向（画素列の並び方向）に順に転送して出力する。ラインセンサ４は、検査ステージ２に支持された被検査マスク１のパターン画像を複数のセンサ画素で主走査方向に読み取る。またラインセンサ４は、検査ステージ２上に支持された被検査マスク１と対向する状態で、Ｙ方向と平行に配置されている。したがって、Ｙ方向は、ラインセンサ４でパターン画像を読み取るときの「主走査方向」に相当し、これと直交するＸ方向が「副走査方向」に相当するものとなる。
【００２１】
また、ステージ駆動部３で検査ステージ２をＸ方向に移動させると、検査ステージ２とラインセンサ４とが副走査方向で相対的に移動することから、ステージ駆動部３は本発明における「移動手段」に相当し、検査ステージ２は「移動体」に相当するものとなる。ただし、検査ステージ２に代えてラインセンサ４を「移動体」とし、このラインセンサ４をＸ方向（副走査方向）に移動させる直動駆動系によって「移動手段」を構成することも可能である。
【００２２】
さらに検査ステージ２の上方には、図４に示すように、光源ランプ５と、ハーフミラー６と、レンズ７とが配置されている。光源ランプ５は、ハーフミラー６に向けてライン状の光を出射するものである。この光源ランプ６は、例えば細長い棒状のハロゲンランプによって構成されるもので、ラインセンサ４と平行な向き（Ｙ方向に沿う向き）で配置されている。ハーフミラー６は、光源ランプ５から出射されたライン状の光を検査ステージ２上の被検査マスク１のマスク面に向けて反射させるとともに、当該マスク面で反射した光をレンズ７に向けて透過させるものである。レンズ７は、ハーフミラー６を透過した光の像をラインセンサ４の長手方向（Ｙ方向）に拡大するものである。
【００２３】
なお、上記図４においては、ラインセンサ４に対して、被検査マスク１のマスク面で反射した光が入射するものとなっているが、これ以外にも図示はしないが、被検査マスク１を支持する検査ステージ２に開口部を形成するとともに、この開口部を介してラインセンサ４と光源ランプ５とが上下方向で対向するように、例えばラインセンサ４を検査ステージ２の下方に配置し、光源ランプ５を検査ステージ２の上方に配置することにより、光源ランプ５で被検査マスク１に照射した光がマスクパターンを透過し、この透過光がラインセンサ４に入射する構成とすることも可能である。
【００２４】
再び図３に戻って、検査ステージ２の外側には、当該検査ステージ２の位置をＸ方向及びＹ方向でそれぞれ検知する２つの検知器８，９が設けられている。各々の検知器８，９は、例えばレーザ干渉計によって構成されるものである。一方の検知器８はＸ方向で検査ステージ２の端面に対向する状態で配置され、他方の検知器９はＹ方向で検査ステージ２の端面に対向する状態で配置されている。また、各々の検知器８，９はステージ位置監視部１０に電気的に接続されている。ステージ位置監視部１０は、検知器８から出力される検知信号に基づいて検査ステージ２のＸ方向の位置を監視するとともに、検知器９から出力される検知信号に基づいて検査ステージ２のＹ方向の位置を監視するものである。また、ステージ位置監視部１０は、各々の検知器８，９から出力される検知信号にしたがって検知した検査ステージ２の位置情報（以下、ステージ位置情報）を出力する。
【００２５】
アンプ１１は、ラインセンサ４から出力されるセンサ出力信号を増幅するものである。増幅率制御部１２は、ラインセンサ４から出力されるセンサ出力信号をアンプ１１で増幅するときの増幅率を、ステージ位置監視部１０から出力される検査ステージ２の位置情報に基づいて切り換えるものである。増幅率制御部１２による増幅率の切り換えは、ステージ駆動部３による検査ステージ２の移動中に行われる。すなわち、検査ステージ２を副走査方向（Ｘ方向）に移動しつつラインセンサ４で被検査マスク１のパターン画像を読み取るときに、アンプ１１は、複数のセンサ画素によって得られる各々のセンサ出力信号を増幅し、増幅率制御部１２は、副走査方向に並ぶパターンごとに二次元方向（Ｘ，Ｙ方向）でセンサ画素の読取位置に応じて、アンプ１１によるセンサ出力信号の増幅率を切り換える。
【００２６】
画像処理部１３は、アンプ１１で増幅させたセンサ出力信号をサンプリングによって取り込むとともに、この取り込んだセンサ出力信号を用いて、被検査マスク１のスジムラを検出するものである。画像処理部１３は、センサ出力信号の取り込みを行うサンプリング実行部１３１と、サンプリング実行部１３１によるセンサ出力信号のサンプリングタイミングを制御するサンプリング制御部１３２と、サンプリング実行部１３１で取り込んだセンサ出力信号を記憶する記憶部１３３と、記憶部１３３に記憶されたセンサ出力信号を用いて所定の演算処理（後述）を行う演算部１３４と、演算部１３４の演算結果に基づいてスジムラの有無を判定する判定部１３５と、判定部１３５による判定結果を出力する出力部１３６とを備える。このうち、サンプリング実行部１３１及びサンプリング制御部１３２は、本発明における「サンプリング手段」を構成するものである。また、演算部１３４及び判定部１３５は、サンプリング実行部１３１でサンプリングされかつ記憶部１３３に記憶されたセンサ出力信号を用いてスジムラの検出を行うもので、本発明における「検出手段」を構成するものである。表示部１４は、画像処理部１３によるスジムラの検出結果を可視情報としてモニタ画面等に表示するものである。
【００２７】
続いて、本発明の実施形態に係るマスク検査装置を用いたマスク検査方法について説明する。
【００２８】
まず、被検査マスク１を検査ステージ２の上に載せてセットする。このとき、検査ステージ２上では、スジムラの発生箇所となり得る被検査マスク１の上記境界部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３（図１参照）が、マスク検査時のステージ移動方向と平行な向き又は垂直な向きで配置されるように、被検査マスク１を精度良くアライメントする。
【００２９】
次に、光源ランプ５を点灯した状態で検査ステージ２を一方向に一定の速度で移動させながら、被検査マスク１のパターン画像をラインセンサ４で連続的に読み取る。この場合、ラインセンサ４はＹ方向に沿って配置されていることから、ステージ駆動部３ではＹ方向に直交するＸ方向に検査ステージ２を移動させる。これにより、被検査マスク１のパターン画像をラインセンサ４でＹ方向（主走査方向）に読み取り走査しつつ、これと並行して当該パターン画像を検査ステージ２の移動によりＸ方向（副走査方向）に読み取り走査する。
【００３０】
ここで、被検査マスク１のパターン画像をラインセンサ４で読み取るときの解像度について説明する。いま、被検査マスク１に図５のようなパターンがＸ方向に一定のピッチ（Ｐ１＝Ｐ２＝Ｐ３＝Ｐ４）で繰り返し配列され、このパターン配列がＹ方向にも繰り返し展開されているものとする。そうした場合、Ｘ方向の解像度は、当該Ｘ方向への検査ステージ２の移動速度と、アンプ１１から出力されるセンサ出力信号を画像処理部１３でサンプリングするときのサンプリング周波数に応じて設定される。そこで、これらのパラメータを適宜設定することにより、Ｘ方向の解像度は、画像処理部１３のサンプリング周波数をＸ方向のパターン配列周期（ピッチ）に同期させるかたちで、各々のピッチ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）内で少なくともＮ回以上（Ｎは２以上の整数）のサンプリングが行われるように設定されている。ちなみに、図例の場合は、各々のピッチ内で５回ずつサンプリングが行われるように設定されている。そのため、Ｘ方向においては、１つのパターンごとに５回のサンプリングによってセンサ出力信号が取り込まれることになる。
【００３１】
これに対して、Ｙ方向の解像度は、ラインセンサ４が備えるセンサ画素の配列ピッチと、レンズ７の倍率に応じて設定される。そこで、これらのパラメータを適宜設定することにより、Ｙ方向の解像度は、各々のパターンが少なくとも２つ以上（複数）のセンサ画素で読み取られるように設定されている。ちなみに、図例の場合は、Ｙ方向に並ぶ４つのセンサ画素Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を１つの組（単位）として被検査マスクのパターン画像を読み取るように設定されている。４つのセンサ画素Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４による読み取りの周期Ｌｙは、Ｙ方向におけるパターンの配列ピッチとほぼ同じピッチに設定されている。ただし、Ｙ方向に関しては、上記周期Ｌｙをパターンの配列ピッチに正確に同期させる必要はない。したがって、Ｙ方向でのセンサ画素とパターンの配列関係によっては、共通の組に属する４つのセンサ画素で読み取られる部分に２つのパターンが部分的に同時に介在する場合もある。
【００３２】
以上のようにラインセンサ４の解像度を設定することにより、上記図５においては、被検査マスク１のパターン画像に含まれる各々のパターンが、副走査方向となるＸ方向に５画素、主走査方向となるＹ方向に４画素の、合わせて（５×４）画素のサイズ（ウィンドウ）で順に読み取られるとともに、各々の画素ごとにセンサ画素での受光量に応じたセンサ出力信号が得られる。
【００３３】
また、ラインセンサ４のセンサ出力信号は１画素単位でアンプ１１に取り込まれるとともに、このアンプ１１で増幅されて出力される。その際、上記（５×４）画素分のセンサ出力信号に対して、アンプ１１は、増幅率制御部１２から与えられる増幅率可変信号にしたがって、各々の画素位置に対応するセンサ出力信号の増幅率を段階的に変化させる。具体的には、センサ画素による読取位置に応じて、例えば、図６に示すような条件で増幅率を変化させる。すなわち、Ｘ方向においては、センサ画素による読取順にしたがって１倍、２倍、３倍、４倍、５倍と増幅率が順に大きくなるように設定し、Ｙ方向においては、センサ画素Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の並び順にしたがって１倍、２倍、３倍、４倍と増幅率が順に大きくなるように設定する。これにより、（５×４）画素の各画素位置（読取位置）では、Ｘ方向での増幅率の設定値とＹ方向での増幅率の設定値を乗算した値が実効増幅率としてセンサ出力信号に掛け合わされる。
【００３４】
例えば、（５×４）画素の左上コーナーに位置する画素をＸ方向及びＹ方向の１画素目とすると、この画素位置ではＸ方向及びＹ方向の倍率値がいずれも「１」に設定されていることから、センサ出力信号に掛け合わされる実効増幅率の値も「１」となる。これに対して、Ｘ方向に２画素目でＹ方向の３画素目の画素位置では、Ｘ方向の倍率値が「２」でＹ方向の倍率値が「３」に設定されていることから、センサ出力信号に掛け合わされる実効増幅率の値は「６」となる。また、Ｘ方向に５画素目でＹ方向の２画素目の画素位置では、Ｘ方向の倍率値が「５」でＹ方向の倍率値が「２」に設定されていることから、センサ出力信号に掛け合わされる実効増幅率の値は「１０」となる。
【００３５】
なお、センサ画素の読取位置と増幅率の対応関係（画素位置と倍率値の対応関係）は、上記図６に示す条件に限るものではなく、センサ画素の読取位置（画素位置）がＸ方向及びＹ方向に変位するにしたがって増幅率が徐々に変化（増加、減少）する条件で設定されていればよい。したがって、上記同様に（５×４）画素を１つの単位としてセンサ出力信号を処理する場合は、図７（Ａ）〜（Ｆ）に示すいずれかの条件で画素位置（センサ画素による読取位置）ごとに増幅率を変化させたり、それらの条件を適宜組み合わせて増幅率を変化させるようにしてもよい。また、任意の関数を用いて増幅率を変化させるようにしてもよい。
【００３６】
ちなみに、図７（Ａ）に示す条件では、右上コーナーの画素位置を基準に、Ｘ方向での倍率値とＹ方向での倍率値をそれぞれ「１」ずつ均等に変化（増加）させることにより、各々の画素位置での増幅率が基準画素位置からＸ方向及びＹ方向に離れるにしたがって段階的に変化するように設定されている。また、図７（Ｂ）に示す条件では、右下コーナーの画素位置を基準に、Ｘ方向での倍率値とＹ方向での倍率値をそれぞれ「１」ずつ均等に変化（増加）させることにより、各々の画素位置での増幅率が基準画素位置からＸ方向及びＹ方向に離れるにしたがって段階的に変化するように設定され、図７（Ｃ）に示す条件では、左下コーナーの画素位置を基準に、Ｘ方向での倍率値とＹ方向での倍率値をそれぞれ「１」ずつ均等に変化（増加）させることにより、各々の画素位置での増幅率が基準画素位置からＸ方向及びＹ方向に離れるにしたがって段階的に変化するように設定されている。
【００３７】
一方、図７（Ｄ）に示す条件では、左上コーナーの画素位置を基準に、Ｘ方向での倍率値を「１」ずつ均等に変化（増加）させるとともに、Ｙ方向での倍率値を「５」ずつ均等に変化（増加）させることにより、各々の画素位置での増幅率が基準画素位置からＸ方向及びＹ方向に離れるにしたがって段階的に変化するように設定されている。また、図７（Ｅ）に示す条件では、左上コーナーの画素位置を基準に、Ｘ方向での倍率値を「２のべき乗」ずつ均等に変化（増加）させるとともに、Ｙ方向での倍率値を「１」ずつ均等に変化（増加）させることにより、各々の画素位置での増幅率が基準画素位置からＸ方向及びＹ方向に離れるにしたがって段階的に変化するように設定され、図７（Ｆ）に示す条件では、左上コーナーの画素位置を基準に、Ｘ方向での倍率値を「１」ずつ均等に変化（増加）させるとともに、Ｙ方向での倍率値を「２のべき乗」ずつ均等に変化（増加）させることにより、各々の画素位置での増幅率が基準画素位置からＸ方向及びＹ方向に離れるにしたがって段階的に変化するように設定されている。
【００３８】
増幅率制御部１２による増幅率の切り換えは、例えば上記図６に示す設定条件にしたがって行われる。すなわち、主走査方向となるＹ方向においては、予め組分けした４つのセンサ画素ごとに、各々のセンサ画素による読取位置に応じて設定された増幅率を適用する。また、副走査方向となるＸ方向においては、ステージ位置モニタ部１０から出力されるステージ位置情報にしたがってＸ方向の読取位置を把握し、この読取位置に応じて設定された増幅率を適用する。これにより、各組の４つのセンサ画素で読み取られる（５×４）画素分のセンサ出力信号（合計で２０個のセンサ出力信号）が、それぞれの読取位置に応じて設定された増幅率（実効増幅率）にしたがってアンプ１１により増幅される。
【００３９】
その結果、被検査マスク１のパターン画像をラインセンサ４で読み取ったときに、図８（Ａ）に示す正常なパターンを含む（５×４）画素分のセンサ出力信号が図８（Ｂ）のような値で得られたものとすると、このセンサ出力信号をアンプ１１に取り込んで上記設定条件で増幅した後のセンサ出力信号の値は図８（Ｃ）のようになる。
【００４０】
また、アンプ１１から出力されるセンサ出力信号の取り込みは画像処理部１３のサンプリング実行部１３で行われる。その際、画像処理部１３の内部では、サンプリング実行部１３１によるセンサ出力信号のサンプリングタイミングが、ステージ位置監視部１０から出力されるステージ位置情報を基にサンプリング制御部１３２によって制御される。その際、サンプリング制御部１３２では、ステージ位置監視部１０から出力されるステージ位置情報に基づいて、Ｘ方向に移動中の検査ステージ２の位置をリアルタイムに把握するとともに、Ｘ方向の移動原点位置を基準に検査ステージ２がパターン配列ピッチＰｘ（＝Ｐ１＝Ｐ２＝Ｐ３＝Ｐ４）の１／Ｎ（図５の例ではＮ＝５）の距離だけ移動するたびにサンプリング実行部１３１に対してセンサ出力信号の取り込みを指示する。このとき、サンプリング実行部１３１でサンプリングされたセンサ出力信号は、Ｘ方向でのパターン画像の読み取りが完了するまで、記憶部１３３に順次記憶（蓄積）される。
【００４１】
いま、ラインセンサ４が備える複数（多数）のセンサ画素のうち、同じ組に属する４つのセンサ画素を用いて、上記図８（Ａ）に示す正常なパターンと図９（Ａ）に示す段差のあるパターンを読み取ったときに、正常なパターンの読み取り結果としてラインセンサ４から出力された（５×４）画素分のセンサ出力信号が上記図８（Ｂ）のような値になり、段差のあるパターンの読み取り結果としてラインセンサ４から出力された（５×４）画素分のセンサ出力信号が図９（Ｂ）のような値になったとする。この場合、（５×４）画素分のセンサ出力信号を積算した値は、正常なパターンを読み取った場合と段差のあるパターンを読み取った場合で同じ値（＝２５．５）になる。これに対して、上記図６に示す設定条件でセンサ出力信号を増幅した場合は、正常なパターンを読み取ったときのセンサ出力信号（増幅後）が上記図８（Ｃ）のような値になり、段差のあるパターンを読み取ったときのセンサ出力信号（増幅後）が図９（Ｃ）のような値になる。この場合、（５×４）画素分のセンサ出力信号（増幅後）を積算した値は、正常なパターンを読み取った場合と段差のあるパターンを読み取った場合で異なる値となる。具体的には前者の場合の積算値が１８５で、後者の場合の積算値が２０１となる。
【００４２】
こうした積算値の違いは、主走査方向（Ｙ方向）で４つのセンサ画素を組とした、他の組のセンサ画素による読み取り結果でも同様に生じる。例えば、Ｘ方向の途中で被検査マスク１のパターンに段差が生じている場合は、図１０に示すように、（５×４）画素分のセンサ出力信号（増幅後）をパターンごとに積算したときの値が、段差のあるパターン部分とこれに隣接する正常なパターン部分との境界で異なるものとなる。そこで、画像処理部１３の演算部１３４では、サンプリング実行部１３１で取り込んで記憶部１３３に記憶したセンサ出力信号（増幅後）を用いて、当該センサ出力信号を主走査方向（Ｙ方向）に沿うパターン列ごとに積算する。各々のパターン列は、副走査方向（Ｘ方向）でのサンプリング回数に合わせて５画素ずつの組に区切られる。
【００４３】
その際、演算部１３４では、（５×４）画素分のセンサ出力信号（増幅後）をパターンごとに積算した後に、この積算値をＹ方向に沿うパターン列ごとに積算してもよいし、Ｙ方向に沿うパターン列ごとに（５×４）画素分のセンサ出力信号（増幅後）をまとめて積算してもよい。いずれの演算方法を採用しても、演算結果として得られる積算値は同じ値になる。ただし、センサ画素間の感度差によるセンサ出力信号のばらつきや、マスク上のパターン寸法のランダムなばらつきなどを低減するうえでは、各々のパターンごとにセンサ出力値を積算する方が好ましい。また、上記図１０の例では、一番左側のパターン列に対応するセンサ出力信号の積算値が５１８、左から２番目のパターン列に対応するセンサ出力信号の積算値が５１８、左から３番目のパターン列に対応するセンサ出力信号の積算値が５５９、左から４番目のパターン列に対応するセンサ出力信号の積算値が５８５、一番右側のパターン列に対応するセンサ出力信号の積算値が５８５となる。
【００４４】
こうして演算部１３４で演算された積算値の演算結果は判定部１３５に与えられる。そうすると、判定部１３５では、演算部１３４から送られた積算値の演算結果に基づいてスジムラの有無を判定する。さらに詳述すると、判定部１３５では、まず、副走査方向（Ｘ方向）で隣り合うパターン列同士で積算値の差分を求める。上記図１０の例では、一番左側のパターン列に対応するセンサ出力信号の積算値が５１８で、これに隣接する左から２番目のパターン列に対応するセンサ出力信号の積算値も５１８であるから、これらの差分は「０」となる。また、左から２番目のパターン列に対応するセンサ出力信号の積算値が５１８で、これに隣接する左から３番目のパターン列に対応するセンサ出力信号の積算値が５５９であるから、これらの差分は「４１」となる。また、左から３番目のパターン列に対応するセンサ出力信号の積算値が５５９で、これに隣接する左から４番目のパターン列に対応するセンサ出力信号の積算値が５８５であるから、これらの差分は「２６」となる。また、左から４番目のパターン列に対応するセンサ出力信号の積算値が５８５で、これに隣接する一番右側のパターン列に対応するセンサ出力信号の積算値も５８５であるから、これらの差分は「０」となる。
【００４５】
このように副走査方向で隣り合うパターン列同士で積算値の差分を求めることにより、被検査マスク１のパターン画像の中に、段差が生じた異常なパターンが存在し、この異常パターンがＹ方向に並んで配列された状況では、段差が生じたパターンを含むパターン列での積算値と、そのパターン列に隣接しかつ正常なパターンを含むパターン列の積算値との差分は、互いに隣り合いかつ正常なパターンを含むパターン列同士の積算値の差分よりも大きくなる。
【００４６】
また、異常パターンが段差によるもの以外でも、上記同様の処理を行うことにより、異常パターンを含むパターン列での積算値と、これに隣接しかつ正常なパターンを含むパターン列の積算値との差分が、互いに隣り合いかつ正常なパターンを含むパターン列同士の積算値との差分よりも大きくなる。例えば、図１１（Ａ）に示すようにパターンの寸法が正規の寸法からずれたパターンを含む（５×４）画素分のセンサ出力信号が図１１（Ｂ）のような値で得られ、このセンサ出力信号をアンプ１１で増幅した後のセンサ出力信号の値が図１１（Ｃ）のような値になった場合は、図１２に示すように、（５×４）画素分のセンサ出力信号（増幅後）をパターンごとに積算したときの値が、寸法変動が生じたパターン部分とこれに隣接する正常なパターン部分との境界で異なるものとなる。そのため、寸法変動が生じたパターンを含むパターン列での積算値（＝４８４）と、そのパターン列に隣接しかつ正常なパターンを含むパターン列の積算値（＝５１８）との差分（＝３４）は、互いに隣り合いかつ正常なパターンを含むパターン列同士の積算値の差分（＝０）よりも大きくなる。
【００４７】
また、図１３（Ａ）に示すようにパターンの位置が正規の位置からずれたパターンを含む（５×４）画素分のセンサ出力信号が図１３（Ｂ）のような値で得られ、このセンサ出力信号をアンプ１１で増幅した後のセンサ出力信号の値が図１３（Ｃ）のような値になった場合は、図１４に示すように、（５×４）画素分のセンサ出力信号（増幅後）をパターンごとに積算したときの値が、位置変動が生じたパターン部分とこれに隣接する正常なパターン部分との境界で異なるものとなる。そのため、位置変動が生じたパターンを含むパターン列での積算値（＝５３５）と、そのパターン列に隣接しかつ正常なパターンを含むパターン列の積算値（＝５１８）との差分（＝１７）は、互いに隣り合いかつ正常なパターンを含むパターン列同士の積算値の差分（＝０）よりも大きくなる。
【００４８】
そこで、判定部１３５においては、副走査方向で隣り合うパターン列同士で積算値の差分を順に算出し、各々の差分を予め設定された所定値と比較する。そして、積算値の差分が所定値以上であれば被検査マスク１にスジムラが有ると判定し、積算値の差分が所定値未満であればスジムラが無いと判定する。この判定部１３５によるスジムラの検出結果は出力部１３６から出力され、表示部１４で可視情報として表示される。表示部１４に表示される検査結果の内容は、スジムラの有無を通知する内容であってもよいし、被検査マスク１の良否を通知する内容であってもよい。
【００４９】
このように本実施形態のマスク検査装置を用いてマスク検査を行うことにより、被検査マスク１に生じるスジムラを精度良く定量的に検出することができる。また、被検査マスク１のパターン画像の中で、上記積算値の差分が所定値以上となったパターン列の部位をスジムラの発生箇所として特定することができる。また、こうして特定したスジムラの発生箇所を検査結果として表示部１４に表示するものとしてもよい。
【００５０】
なお、スジムラの有無の判定基準となる所定値に関しては、被検査マスク１を検査するときに求められるスジムラの検出精度や映像系デバイス（ＣＣＤ，ＬＣＤ等）の製造工程で許容されるスジムラのレベルなどを考慮して、予め実験的に設定すればよい。また、副走査方向で隣り合うパターン列同士の積算値の差分を演算部１３４で演算し、この演算結果に基づいて判定部１３５でスジムラの有無を判定する構成としてもよい。
【００５１】
また、上記実施形態の装置構成においては、上述のようにＹ方向に沿って配置したラインセンサ４に対し、被検査マスク１をセットした検査ステージ２をＸ方向に移動して、当該被検査マスク１のパターン画像をラインセンサ４で読み取ることにより、検査ステージ２の移動方向（Ｘ方向）に直交するＹ方向に沿うスジムラを検出するものとなっているが、被検査マスク１の製造工程では上記図１（Ｂ）に示す描画方式により、マスクの縦方向（Ｐ２の位置）と横方向（Ｐ３の位置）の両方にスジムラが生じることがある。
【００５２】
そうした場合への対応としては、上述のようにマスク検査を行った後、検査ステージ２にセットした被検査マスク１を９０°回転させて、再び同様のマスク検査を行うことにより、縦横両方のスジムラを検出することができる。被検査マスク１の回転は、マスク自体を回転させてもよいし、検査ステージ２を回転させてもよい。また、Ｙ方向に沿って配置されたラインセンサ４の他に、Ｘ方向に沿って配置されたラインセンサ（不図示）を設け、上記同様にＹ方向のラインセンサ４を用いてマスク検査を行った後、Ｘ方向のラインセンサに対し、被検査マスク１をセットした検査ステージ２をＹ方向に移動させてマスク検査を行うことにより、縦横両方のスジムラを検出することができる。
【００５３】
また、ラインセンサ４の向きを可変する可変機構を設け、この可変機構でラインセンサ４の向きを９０°ずつ一方向と他方向に変えることにより、ラインセンサ４をＸ方向に沿って配置したり、Ｙ方向に沿って配置したりすることができる。この可変機構を備えたマスク検査装置においては、ラインセンサ４をＸ方向に沿って配置したときに検査ステージ２をＹ方向に移動させ、ラインセンサ４をＹ方向に沿って配置したときに検査ステージ２をＸ方向に移動させるようにステージ移動方向を切り換えることにより、共通のラインセンサ４を用いて縦横両方のスジムラを検出することができる。
【００５４】
また、Ｘ方向及びＹ方向の少なくとも一方に沿ってラインセンサを配置する場合、例えば上記図３に示すようにＹ方向に沿ってラインセンサ４を配置する場合は、このラインセンサ４をＸ方向（副走査方向）に一定の間隔をあけて複数配置することにより、マスク検査の所要時間を短縮することが可能となる。具体例として、２つのラインセンサをＹ方向に沿って互いに平行に配置するとともに、これら２つのラインセンサの間隔をステージ移動方向における被検査マスク１のマスク寸法の１／２に設定した場合は、１つのラインセンサで被検査マスク１のパターン画像を読み取る場合に比較して、Ｘ方向での検査ステージ２の移動量をほぼ半分に短縮することができる。また、各々のラインセンサから出力されるセンサ出力信号を並列処理することにより、信号処理時間もほぼ半分に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】マスク製造工程でのパターン描画方式の一例を示す図である。
【図２】マスク上でのスジムラの発生例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るマスク検査装置の構成を示す概略図である。
【図４】マスク検査装置の光学系の配置状態を示す概略図である。
【図５】マスク検査でパターン画像を読み取るときの解像度の設定例を示す図である。
【図６】増幅率の切り換え条件の一例を示す図である。
【図７】増幅率の切り換え条件の他の例を示す図である。
【図８】正常なパターンとこれを読み取ったときに得られる増幅前後のセンサ出力信号の関係を示す図である。
【図９】段差が生じたパターンとこれを読み取ったときに得られる増幅前後のセンサ出力信号の関係を示す図である。
【図１０】段差が生じたパターン列を含むパターン画像とパターン列ごとの積算値の関係を示す図である。
【図１１】寸法変動が生じたパターンとこれを読み取ったときに得られる増幅前後のセンサ出力信号の関係を示す図である。
【図１２】寸法変動が生じたパターン列を含むパターン画像とパターン列ごとの積算値の関係を示す図である。
【図１３】位置変動が生じたパターンとこれを読み取ったときに得られる増幅前後のセンサ出力信号の関係を示す図である。
【図１４】位置変動が生じたパターン列を含むパターン画像とパターン列ごとの積算値の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…被検査マスク、２…検査ステージ、３…ステージ駆動部、４…ラインセンサ、１０…ステージ位置監視部、１１…アンプ、１２…増幅率制御部、１３…画像処理部、１３１…サンプリング実行部、１３２…サンプリング制御部、１３３…記憶部、１３４…演算部、１３５…判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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